Mikroprosesor 1

Mikroprosesor

Nuryono Satya Widodo, S.T.,M.Eng.

Mikroprosesor 2

Mikroprosesor• Mikroprosesor(µP): suatu rangkaian digital

yang terdiri atas 3 bagian utama, yaitu : ALU (Arithmetic and Logic Unit), Register (untuk menyimpan data sementara), sertaPengendali dan Pewaktuan (control and timing) yang dirancang sedemikian rupadengan dimensi yang sangat kecil dandibuat dalam satu chip (IC : Integrated Circuit). Ada kalanya µP disebut sebagaiCPU (Central Processing Unit)

Mikroprosesor 3

Mikroprosesor

• CPU(Central Processing Unit):Suaturangkaian elektronik yang dapatmenginterpretasikan dan mengeksekusisuatu instruksi dan mengendalikan input dan output

Mikroprosesor 4

Mikroprosesor

• Chip(IC) CPU (simplified version)

Mikroprosesor 5

ALU, CU, Register

• ALU (Arithmetic Logic Unit)– Unit yg dipergunakan untuk operasi aritmatika

dan operasi logika (Add, Substract, AND, OR, XOR, shifting, Complement)

• CU (Control Unit)– Unit yg mengontrol jalannya fungsi prosesor

• Register– Penyimpan sementara dalam mikroprosesor

Mikroprosesor 6

Arsitektur CPU• Accumulator-based architecture: Pada arsitektur accumulator-

based, instruksi bermula dan berakhir pada suatu register khususyang disebut accumulators(A dan B).

• Umumnya, suatu operasi dilakukan dengan satu operand terletakpada accumulator dan operand lainnya diambil(fetched) darimemori. Hasil dari operasi ini lalu diletakkan di accumulator.

• Arsitektur ini cenderung lebih lambat dari arsitektur CPU lainnya, karena ada operand yang harus diambil dari memori. Padaumumnya memori memiliki kecepatan yang lebih rendah dariprosesornya sehingga prosesor harus memperlambat kerjanyauntuk mengakomodasi pengambilan operand dari memori.

• Namun demikian Arsitektur ini memiliki kemampuan untukmengeksekusi intruksi-instruksi yang cukup kompleks. Bentuk lain dari arsitektur ini adalah ketika suatu operasi memiliki operand yang terletak di register dan operand lani terletak di memori.

Mikroprosesor 7

Arsitektur CPU• Arsitektur Register-based : pada arsitektur ini,

kedua operand disimpan pada register yang biasanya collocated dengan central processing unit. Hasil dari operasi lalu disimpan juga padasuatu register. Karena register dan CPU beroperasi pada kecepatan yg sama, CPU tidakperlu memperlambat kerjanya untuk membacadan menulis/menyimpan operand. Isi register dibaca dan ditulis dari dan ke memorimenggunakan suatu “background operation”.

Mikroprosesor 8

Arsitektur CPU

• Arsitektur stack-based : Pada arsitektur inibaik operand maupun operasi yang harusdilakukan disimpan pada stack. Hasiloperasi selanjutnya disimpan kembalipada stack. Stack bisa berupa suaturegister khusus atau bagian khusus darirandom access memory(RAM).

Mikroprosesor 9

Arsitektur CPU• Arsitektur Pipeline : Arsitektur ini terdiri dari subsistem

hardware terpisah yang disebut stage yg bertugas men-fetch instruksi dai memori, mendekode instruksi, men-fetch operand dari memori atau register, mengeksekusiintruksi dan menuliskan hasilnya pada memori. Setiapstage memproses instruksi yg berbeda secara simultansedemikian rupa sehingga diperoleh kemampuan untukmenyelesaikan eksekusi sebuah instruksi pada setiapsiklus clock. Sebagai contoh, pada suatu five-stage pipeline, lima instruksi diproses secara bersamaan padastage yg berbeda. Biasanya instruksi yg digunakan padapipeline processing system adalah simple instructions ygmemungkinkan implementasinya pada suatu stage tunggal. Untuk instruksi-instruksi yg lebih kompleksdisusun dari sejumlah small instruction building blocks.

Mikroprosesor 10

Arsitektur CPU

Mikroprosesor 11

Chip Mikroprosesor

Mikroprosesor 12

Mikrokomputer/komputer

• Mikrokomputer: suatu sistem yg terdiri dariµP(CPU), memori, dan port input output (I/O interface) yg menggunakan SistemInterkoneksi bus

MP ROM RAM

BUS ALAMAT

BUS DATA

BUS KONTROL

I/O Interface

Mikroprosesor 13

Mikrokomputer/komputer

Mikroprosesor 14

Mikrokomputer

Mikroprosesor 15

Sistem Interkoneksi Bus• Bus Alamat (Address Bus)

– Kumpulan konduktor, yg membawa kode-kode alamatdari mikroprosesor ke unit lainnya, bersifat satu arah

• Bus Data (Data Bus)– Kumpulan konduktor, yg membawa kode-kode

instruksi atau data dari mikroprosesor ke unit lainnyaatau sebaliknya, bersifat dua arah

• Bus Kontrol (Control Bus)– Kumpulan konduktor, yg membawa sinyal kontrol yg

digunakan untuk mengatur dan mensinkronisasitransfer data antara unit yg ada pada Mikrokomputer

Mikroprosesor 16

Word Length/Data bus width• Jumlah jalur/bit pada data bus (lebar data bus)

berkaitan secara langsung dengan kapasitaspemrosesan suatu prosessor/mikroprosesor, komputer ataupun mikrokontroler

• Secara umum prosessor/mikroprosesor, komputer ataupun mikrokontroler ditentukanoleh ukuran data busnya.

• Mikrokontroler AVR ATmega merupakanmikrokontroler 8 bit karena memiliki data bus 8 bit.Secara default pemrosesan data dilakukandalam bentuk 8 bit, kecuali pada kondisi khusus.

• Komputer dengan prosesor Pentium adalahmesin 32-bit atau 64-bit.

Mikroprosesor 17

AVR ATmega 8535

Mikroprosesor 18

Addressing range

• Addressing range : Lokasi alamat yang bisa dialamati/dijangkau oleh suatuprosessor/mikroprosesor, komputerataupun mikrokontroler

• Addressing range ditentukan oleh lebaraddress bus

• Mikrokontroler M68HC11 memiliki 16 bit address bus sehingga M68HC11 mampumengalamati 216 =65536=64K

Mikroprosesor 19

Addressing range

• Addressing range secara sederhanamerupakan kapasitas memori yang mungkin dimiliki oleh suatuprosessor/mikroprosesor, komputerataupun mikrokontroler

Mikroprosesor 20

Memory

• Memori adalah suatu komponen yang digunakan untuk menyimpan data danatau program

• Alamat memori adalah bilangan biner n-bit yang digunakan oleh prosesor untukmemilih satu lokasi tertentu pada memori

• Lebar bit pada setiap lokasi memori sesuaidengan lebar data bus

Mikroprosesor 21

Memory

Mikroprosesor 22

I/O interface&Peripheral• I/O interface: bagian/unit dari sistem

mikrokomputer yg berfungsi sebagiperantara hubungan antara sistemmikrokomputer dengan “dunia luar”(peripheral)

• Peripheral:Piranti sekitaran, peralatan diluar sistem mikrokomputer yg dapatberhubungan dengan sistemmikrokomputer, antara lain monitor&printer(output) keyboard&mouse(input)

Mikroprosesor 23

Sistem Mikrokomputer• PC • Notebook

Mikroprosesor 24

Sistem Mikrokomputer

Mikroprosesor 25

Mikrokontroler

• Mikrokontroler :suatu mikroprosesor yg tlhdikombinasi dengan komponenpendukung memori dan fitur I/O maupunclocking dlm satu chip IC.

Mikroprosesor 26

Referensi• Ken Stiffler, 1996, Design with Microprocessor for

Mechanical Engineers, McGraw Hill,hal 35-56• Claus Kuhnel, BASCOM - Programming of

Microcontrollers with Ease, Universal Publishing• anonim,2001, Technician Guide to M68HC11

Microcontroller, DelmarLearning• Motorola, 1995, M68HC11 Technical Data, Reference

Manual & Programming , Motorola Inc.• ATMEL, 2003, AVR Technical documentation Series,

Atmel• www.freescale.com